20世紀50年代Watson和Crick提出了DNA雙螺旋結構模型，標志著分子生物學作為一門獨立學科的誕生，70年代以來，分子生物學已成為生命科學領域最具有活力的學科前沿。由于分子生物學理論和技術方法不斷地被應用于臨床，在疾病和預防、預測、診斷、療效地評價等多方面發揮著愈來愈重要的作用。分子生物學與臨床醫學的廣泛交叉和滲透，產生了一個嶄新的學科方向—分子醫學；70年代末，美國科學院院士美籍華裔科學家Kan等[1]應用液相DNA分子雜交成功地進行了鐮形細胞貧血癥的基因診斷，標志著檢驗診斷進入基因診斷時代，由于基因診斷是從疾病基因或與致病相關的基因及其表達產物的水平上進行檢測，因此實現了疾病的早期診斷，但由于基因診斷方法以現代分子生物學技術為基礎并有機整合了細胞學、遺傳學等技術，使基因診斷更具有先進性，精確性和快速，因此大大提高了診斷的特異性和靈敏度。
隨著基因診斷技術的不斷改進和日臻成熟，其涉及領域和應用范圍不斷擴大，特別是80年代中期聚合酶鏈反應（PCR）技術的問世以及90年代初人類基因組計劃的啟動，進一步推動了基因診斷技術的發展。1999年11月，美國研究病理學會和分子病理學協會創刊出版了《The
Journal of Molecular Diagnostics》雜志，標志著基因診斷技術已經發展成為一個成熟的學科——分子診斷學。
分子診斷學是以分子生物學理論為基礎，利用分子生物學的技術和方法研究人體內源性或外源性生物大分子和大分子體系的存在、結構或表達調控的變化，為疾病的預防、預測、診斷、治療和轉歸提供信息和決策依據，回顧分子診斷學20余年的發展歷史，大致經歷了3個階段：（1）利用DNA分子雜交技術進行遺傳病的基因診斷[2]；（2）以PCR技術為基礎的DNA診斷，特別是定量PCR和實時PCR的應用，不僅可以檢測存在于宿主的多種DNA和RNA病原體載量，還可檢測多基因遺傳病細胞中mRNA的表達量[3]（3）以生物芯片（biochip）技術為代表的高通量密集型檢測技術[4]，生物芯片技術包括基因芯片，蛋白質芯片，組織芯片等，由于其工作原理和結果處理過程突破了傳統的檢測方法，不僅具有樣品處理能力強、用途廣泛、自動化程度高等特點，而且具有廣闊和應用前景和商業價值，因此成為分子診斷技術領域的一大熱點。
分子診斷學的發展歷史已揭示了其發展方向：（1）分子診斷的內容從傳統的DNA診斷發展到核酸及其表達產物（mRNA、蛋白質）的全面診斷；（2）分子診斷的策略從利用分子雜交、PCR等單一技術的診斷發展到有機組合多項技術的聯合診斷；（3）分子診斷的方法從定性診斷發展到半定量和定量診斷，核酸標記技術，特別是熒光標記技術的發展，熒光定量PCR技術等方法日益成熟；（4）分子診斷的范圍從單基因疾病[5]（門德爾遺傳性疾病，諸如白血病、早老癥、血紅蛋白病、甲型肝炎病毒，人類免疫缺陷病毒，人乳頭瘤病毒等）的診斷發展到多基因病（腫瘤、心腦血管疾病、代謝病、神經系統疾病、自身免疫性疾病等）的診斷；（5）分子診斷的應用多治療性診斷發展到預防性分析評價，特別是針對高危人群進行疾病基因或疾病相關基因的篩查。
如果說20世紀分子診斷學的發展改變了檢驗醫學的觀念，并為臨床醫學提供了諸多診斷疾病，評價預后的實驗數據和信息，促進了臨床醫學的發展和進步，那么21世紀分子診斷學又如何延伸？還會怎樣推動臨床醫學的革命？
一． 分子診斷技術和方法和創新，將為臨床醫學提供更準確的數據和信息
從生物中心法則來看，分子診斷是通過檢測基因的結構異常或表達異常，對人體的健康的疾病作出實驗診斷，其技術的發展對疾病診斷學的影響是革命性的。圖1列出了部分常見的分子診斷方法[7]。眾所周知，在評估一項個體的生理或病理狀態時，檢測DNA可以反映基因的存在和缺陷，分析基因轉錄或翻譯的產物（RNA或蛋白質）則反映基因的表達量，在21世紀，分子雜交、PCR和DNA序列測定仍然是檢測DAN和RNA的基本技術和主流技術，Western
blot、蛋白截短測試，質譜法將仍然是分析測定蛋白質的主要手段，但方法的創新是永恒的主題，通過這些基本技術的衍生，組合或聯合形成新的分析方法（如基因芯片技術、蛋白芯片技術），提高分子診斷的特異性、敏感性和準確性、為臨床醫學提供更準確的數據和信息。
二、分子診斷技術的發展和廣泛應用，有利于臨床醫生對疾病進行全面分析
分子診斷技術在檢驗醫學的基礎和臨床研究中顯示出強大的優勢，例如，在乙型肝炎的診斷和治療中，應用DNA定量技術為乙型肝炎的治療和預后監測提供了重要依據，但近近不無癥狀乙型肝炎表面抗原攜帶者及乙型肝炎表面抗陰性者的人群中檢出了前C終止密碼子變異（G1896A）。研究表明，突變將導致乙型肝炎病毒繼續復制，因此這一信息對于臨床診療十分重要。又如慶大霉素等氨基糖苷類抗生素的毒副作用之一是誘發耳聾，且已證明線粒體DNA中12S
rRNA基因A1555G突變和C1494T突變是氨基糖苷灶抗生素誘發非綜合征耳聾的分子基礎[8，9]，即只有帶有突變的個體在使用氨基糖抗生素后才發生耳聾，因此，檢測12S
rRNA基因突變對于指導臨床用藥具有重要意義。再如，最近我國研制的一種傳染性非典型肺炎又稱嚴重急性呼吸綜合征（SARS）病毒全基因組芯片，覆蓋了SARS病毒基因組的全部序列，旨在檢測SARS病毒的同時全面監測該病毒全基因組變化，這種病毒全基因組時代。蛋白芯片[10]，特別是免疫芯片（immunochip）等分子診斷學新技術的快速發展，又為腫瘤學（檢測多種腫瘤標志物）、內分泌學（檢測數種不同激素）、自身免疫診斷（檢測各種過敏原）、血液學（輸血篩選）及環境微生物監測等提供了新方法和新思路。2000年，Joos等[11]應用免疫微數組實現了18種自身抗原的診斷；2001年，Huang等[12]實現了基于抗體微數組的24種細胞因子的檢測，這些新方法和新技術的廣泛應用，不僅為臨床醫學提供更豐富、更有效的數據和信息、而且有利于臨床醫生對疾病進行全面分析，為實現“疾病以治療為主轉向以預防為產”奠定了基礎。
三、盡快制訂分子診斷的標準化和監管體系，已迫在眉睫
分子診斷技術雖然具有特異性好、靈敏度高、針對性強、診斷快速等優點，但其存在操作復雜和難經進行臨床檢驗診斷，需要解決的關鍵是方法的標準化。《The
Journal of Molecular
Diagnostics》雜志曾在2001年基因技術用于疾病的診斷。FDA將著重檢查評估家系遺傳分子診斷的方法和實驗室資歷質等；實驗方法的原理、步驟、應用范圍報告方式，以及與臨床診斷一致性等因素進行證，并在全美建立一個完善的遺傳學檢驗的質量控制體系，規定報告模式和回饋給被檢者的信息范圍。專家認為，實施這一計劃的目的即為了安全、有效、合法地進行分子診斷。我國各實驗室建立了很多的分子診斷方法；有的已應用于臨床，但往往存在方法不夠成熟和穩定性的問題，也缺乏方法學的比較研究，導致檢驗結果難以為臨床提供確切的信息，近年來有關部門已開始對感染疾病的病原微生物核酸的檢測進行了管理，但尚未涉及致病基因檢測領域，因此，建立分子診斷方法的金標準和標準操作等程序（standard
operation procedure，SOP），并盡早制定出一個符合中國國情分子診斷監管體系已迫在眉睫。
總之，分子診斷學將成為21世紀檢驗醫學的主題。分子診斷技術將朝著高效、準確、靈敏和無創傷性的方向發展；21世紀是以生物技術為突出代表的生命科學和世紀，分子診斷的技術優勢和巨大潛力，尤其是生物芯片的發展，將成為最有希望為改善世界各國，特別是廣大發展中國家人們的健康狀況做出貢獻的生物技術之一。隨著人類基因組計劃的完成和蛋白質組計劃的啟動，分子診斷方法將極大的推動現代檢驗醫學的發展，并在更深層次揭示疾病的本質，指導臨床診斷和治療。